这篇论文的主要内容是关于从氢原子（Z=1）到Og（Z=118）原子的自由和结合范德华半径（van der Waals radius, vdW）的系统化研究。这项研究为构建经验力场、包含vdW修正的密度泛函、量子化学方法以及隐式溶剂模型提供了可靠的vdW半径数值。
研究背景：
范德华半径是描述自由或结合原子在分子或晶体中的相互作用距离的一个重要物理量。在科学计算中，它被广泛用于表征非共价相互作用的距离。特别是在材料设计、分子动力学模拟、药物设计等领域，准确的范德华半径数据是不可或缺的。尽管科学界早在1932年就开始探讨范德华半径的概念，但针对不同定义及方法的研究结果仍然存在显著差异。例如，氢原子的vdW半径在文献中的报道值波动较大，范围从2.15到3.70 Bohr不等，这使得实际计算中存在高不确定性。不同原子环境和相互作用的变化会对范德华半径产生显著影响，因此，建立一致性的定义和数值尤为关键。
研究方法：
本文通过系统分析，使用了多种不同的定义和方法来确定从氢到Og的vdW半径。研究集中于三类原子的vdW半径：自由原子、在弱非共价键结合系统中的原子，以及处于化学结合中的原子。通过对非共价键相互作用的平衡距离、电子密度阈值等指标的综合分析，研究得出了氢原子的自由vdW半径为3.16±0.06 Bohr，并提出了对周期表中其他元素vdW半径的推荐值。
主要结果：
氢原子vdW半径的确定：通过对氢分子三重态、氢-氦复合物等系统的计算，氢原子的自由vdW半径被确认为3.16 Bohr，这一结果与以往文献的分散值形成了显著收敛。此外，研究还指出，在氢处于开放壳层（非共价结合）状态时，vdW半径较大，约为3.86 Bohr。
范德华半径与原子极化率的关系：研究进一步探讨了原子极化率和范德华半径的关系，提出通过原子极化率可以系统化地推导所有元素的vdW半径。这个关系式为首次从电子极化率的角度统一了周期表中元素的vdW半径计算，适用于从轻元素到超重元素。
对于其他元素的扩展应用：通过上述方法，本文为周期表中Z=1到Z=118的所有元素提供了vdW半径的推荐值。这些数值为包括分子动力学、材料科学在内的计算模型提供了重要的数据支持。
